Rugozitate

Rugozitate este proprietatea unei suprafețe a unui corp alcătuit din micro-intrinseci imperfecțiunilor geometrice sau care rezultă din prelucrarea mecanică; aceste imperfecțiuni apar în general sub formă de caneluri sau zgârieturi, de formă variabilă, adâncimea și direcția.

Suprafaţă

Există trei tipuri de suprafețe: reale, geometrice și de referință.

Real suprafață: este suprafața care delimitează corpul considerat și le separă de mediul înconjurător;
Suprafața geometrică: este suprafața ideală a cărei formă este definită prin tragere a corpului, sau prin orice alt document tehnic;
Suprafața de referință: aceasta este suprafața în raport cu care se determină parametrii de rugozitate.

Măsurare

Rugozitatea unei suprafețe poate fi măsurată cu ajutorul instrumentelor numite rugozitate de metri. Procedura de măsurare a rugozității constă în înregistrarea profilului suprafeței obținute de-a lungul unei linii de măsurare determinată; acest profil este apoi analizat prin definirea unui parametru numeric care constituie măsura rugozitate. O parte fundamentală a procesului de calcul al diferiților parametri de rugozitate este operația de filtrare care permite obținerea unei măsurători a calității suprafeței numai purificată a efectelor pe care erorile geometriei piesei asupra profilului măsurat.

Măsurarea rugozitate Ra, exprimată în microni , este valoarea medie aritmetică a abaterilor (luate ca valoare absolută) a profilului real al suprafeței în raport cu linia medie. Această măsurătoare se referă la o lungime de bază l a profilului analizat pentru a evita influența altor tipuri de neregularități.

Cu toate acestea, valoarea Ra nu este suficientă pentru a defini complet caracteristicile morfologice ale suprafeței, ca profiluri cu diferite tendințe din aceeași abaterea medie aritmetică va avea aceeași valoare Ra; Din acest motiv , au fost introduse alți parametri, cum ar fi Rq, media pătratică a abaterilor punctelor de profil din linia medie; acest parametru, fiind o medie pătratică, este mai sensibil la deviații bruște ale profilului dintr-o tendință regulată și este, în general, mai mare decât valoarea Ra.

Parametri fundamentale privind rugozitatea suprafeței

Offset profilului

Este distanța dintre un punct al profilului și linia de referință, luată în direcția de măsurare.

Nota de subsol

Ca orientare, pot fi luate următoarele:

linia medie a celor mai mici pătrate ale profilului, mai simplu numita linie medie, care are forma profilului geometric și care împarte profilul, astfel încât, în limitele lungimii de bază „l“, suma pătratelor abaterilor pornind de la această linie, să fie minim.
Linia medie aritmetică a profilului, de asemenea , numit linie Center, are forma profilului geometric, este paralelă cu direcția de acest lucru și împarte profilul , astfel încât, în limitele lungimii de bază, suma suprafețelor F și cele F 'între linia de centru și profilul sunt egale.

Vârf Local al profilului

Este o parte a profilului, care se alătură două minime adiacente de același profil.

Vale profil local

Este o parte a profilului, care se alătură două maxime adiacente din același profil. Un vârf local și vale adiacente constituie o neregulă locală.

Vârful profilului

Este porțiunea profilului, deasupra liniei m medie, care unește două puncte consecutive de intersecție ale profilului cu linia medie.

vale Profil

În mod similar, este porțiunea profilului de sub linia medie m, care unește două puncte consecutive de intersecție ale profilului cu linia medie. Un vârf de profil și o vale adiacent constituie o neregularitate a profilului. Paralele la linia medie care trece, respectiv, prin cel mai înalt și cel mai scăzut punct al profilului sunt linia de vârf a profilului și linia din vale a profilului.

Alți parametri cunoscuți

Referitor la nereguli în direcția înălțimii profilului

Graficul privind rugozitatea unei suprafețe, prezintă diferite distanțe între linia de referință și linia de vârf de mai sus sau linia vale dedesubt, respectiv indicând diferitele înălțimi ale vârfului profilului ( $y_{p}$ ${\ Displaystyle y_ {p}}$ $y_ {p}$ ) Sau diferitele adâncimi ale văii profilului ( $y_{v}$ ${\ Displaystyle y_ {v}}$ $y_ {v}$ ). Înălțimea maximă de vârf este de asemenea indicat ( $R_{p}$ ${\ displaystyle R_ {p}}$ $R_ {p}$ ), Adâncimea maximă vale ( $R_{v}$ ${\ displaystyle R_ {v}}$ $R_ {v}$ ) Și suma lor, care este înălțimea maximă a profilului ( $R_{t}$ ${\ Displaystyle R_ {t}}$ $R_ {t}$ ).

Înălțimea neregularităților din 10 puncte

Este media aritmetică a valorilor absolute ale celor mai înalte 5 varfuri si cele mai profunde 5 văi incluse într-un interval de bază.

$R_{z}={\sum _{i=1}^{5}|y_{p}i|+\sum _{i=1}^{5}|y_{v}i| \over 5}$ ${\ R_ displaystyle {z} = {\ sum _ {i = 1} ^ {5} | y_ {p} i | + \ sum _ {i = 1} ^ {5} | y_ {v} i | \ Peste 5}}$ ${\ R_ displaystyle {z} = {\ sum _ {i = 1} ^ {5} | y_ {p} i | + \ sum _ {i = 1} ^ {5} | y_ {v} i | \ Peste 5}}$

Referitor la nereguli în direcția lungimii profilului

Gama neregularităților de profil ( $S_{m}$ ${\ Displaystyle S_ {m}}$ $S_ {m}$ ): Este lungimea secțiunii liniei de mijloc care conține un vârf al profilului și valea adiacentă profilului. Valoarea medie n intervalelor neregularităților de profil în cadrul liniei de bază este intervalul mediu al neregularităților de profil ( $S_{m}$ ${\ Displaystyle S_ {m}}$ $S_ {m}$ ).

$S_{m}={{\frac {1}{n}}\sum _{i=1}^{n}}S_{mi}$ ${\ S_ displaystyle {m} = {{\ frac {1} {n}} \ sum _ {i = 1} ^ {n}} S_ {mi}}$ $S_ {m} = {{\ frac {1} {n}} \ sum _ {{i = 1}} ^ {n}} S _ {{mi}}$

Intervalul dintre vârfurile locale ale profilului: acesta este lungimea unei secțiuni a liniei medii delimitată de proiecția pe această linie a celor mai înalte două puncte de vârfuri locale adiacente ale profilului. E este definit durata medie a vârfurilor locale ale profilului S, valoarea medie a intervalelor profilului, în limitele lungimii de bază.

$S={{\frac {1}{n}}\sum _{i=1}^{n}}S_{i}$ ${\ Displaystyle S = {{\ frac {1} {n}} \ sum _ {i = 1} ^ {n}} S_ {i}}$ $S = {{\ frac {1} {n}} \ sum _ {{i = 1}} ^ {n}} S_ {i}$

În cele din urmă, având în vedere lungimea dezvoltată a profilului $L_{o}$ ${\ Displaystyle L_ {o}}$ $}$ (Lungime care ar fi obținut dacă profilul în limitele lungimii de bază au fost elaborate și măsurate pe o linie dreaptă) raportul lungimea profilului este definit $l_{r}=l/L_{o}$ ${\ Displaystyle l_ {r} = l / L_ {o}}$ $l_ {r} = l / L_ {o}$ , Adică raportul dintre lungimea bazei și lungimea dezvoltată a profilului.

Tabel rugozitate Unified

Rugozimetru [pm]	clasa de rugozitate	Rugozimetru [pm]	clasa de rugozitate
50	N 12	0,8	N 6
25	N 11	0,4	5 N
12.5	N 10	0,2	N 4
6.3	N 9	0,1	N 3
3.2	N 8	0,05	N 2
1.6	N 7	0,025	N 1

Rugozitate pentru unele materiale

Iată câteva valori tipice de rugozitate (în mm ) pentru unele materiale:

Resin, alamă, sticlă între 0,0015 și 0,02
Bituminate oțel între 0,10 și 0,15
Asfaltată sau oțel gudronate între 0,3 și 0,9
oțel periată cu 400 grit între 0,3 și 0,35
tablă sudată între 0,2 și 1,0
Fonta acoperit cu bitum între 0,12 și 0,15
fontă nefilmata între 0,2 și 0,4
Beton între 0,4 și 2,0.

Rugozitate teoretică de cotitură

În cazul unei suprafețe obținute prin „trece“ de cotitură (finisare exterioară, alezare , etc.) , în cazul în care este utilizat un instrument de tăiere cu o rază $r$ ${\ displaystyle r}$ $r$ ( de obicei , măsurată în mm) și un feed instrument este setat $f$ ${\ displaystyle f}$ $f$ ( de obicei , măsurată în mm / rot), este posibil să se calculeze valoarea teoretică a parametrilor de rugozitate $R_{t}$ ${\ Displaystyle R_ {t}}$ $R_ {t}$ Și $R_{a}$ ${\ displaystyle R_ {a}}$ $R_ {a}$ . ^[1]

Parametru $R_{t}$ ${\ Displaystyle R_ {t}}$ $R_ {t}$ (înălțimea maximă a profilului)

Suprafața Transformat: înălțimea maximă a profilului

R_{t}

{\ Displaystyle R_ {t}}

R_ {t}

Cu referire la figura de pe lateral, pentru teorema lui Pitagora avem:

x={\sqrt {r^{2}-\left({\frac {f}{2}}\right)^{2}}}={\sqrt {r^{2}-{\frac {f^{2}}{4}}}}

{\ Displaystyle x = {\ sqrt {r ^ {2} - \ stânga ({\ frac {f} {2}} \ dreapta) ^ {2}}} = {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}}}

{\ Displaystyle x = {\ sqrt {r ^ {2} - \ stânga ({\ frac {f} {2}} \ dreapta) ^ {2}}} = {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}}}

Parametrul rugozitate este apoi obținută $R_{t}$ ${\ Displaystyle R_ {t}}$ $R_ {t}$ după cum urmează:

R_{t}=r-x=r-{\sqrt {r^{2}-{\frac {f^{2}}{4}}}}

{\ R_ displaystyle {t} = rx = r - {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}}}

{\ R_ displaystyle {t} = r-x = r - {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}}}

Acest rezultat este bine aproximată prin formula Schmalz lui:

R_{t}\approx {\frac {f^{2}}{8r}}

{\ R_ displaystyle {t} \ approx {\ frac {f ^ {2}} {8r}}}

{\ R_ displaystyle {t} \ approx {\ frac {f ^ {2}} {8r}}}

care este mai simplă și mai imediată (evitarea inconvenientul de a avea pentru a calcula rădăcini pătrate ) și , prin urmare , este adesea raportată în manualele de cotitură.
NOTĂ: Formula Schmalz este nimeni altul decât primul nenulă termen (adică, în acest caz specific, al doilea termen de grade) a seriei Taylor centrate în (zero) cu formula teoretică obținută anterior (considerând $R_{t}$ ${\ Displaystyle R_ {t}}$ $R_ {t}$ în funcție de furaje instrument $f$ ${\ displaystyle f}$ $f$ și presupunând raza sculei în schimb $r$ ${\ displaystyle r}$ $r$ ca un parametru fix).

Parametru $R_{a}$ ${\ displaystyle R_ {a}}$ $R_ {a}$ (media abaterilor absolute)

Deși este posibil să se găsească o soluție exactă analitică pentru valoarea teoretică a parametrului rugozitate $R_{a}$ ${\ displaystyle R_ {a}}$ $R_ {a}$ (Media aritmetică a abaterilor, în valoare absolută, fiecare punct al profilului de la linia medie a profilului), este complex și, prin urmare, de puțin folos. Soluția este după cum urmează:

R_{a}={\frac {2r^{2}}{f}}\arcsin {\left({\frac {\lambda }{2r}}\right)}-{\frac {\lambda }{f}}{\sqrt {r^{2}-{\frac {\lambda ^{2}}{4}}}}

{\ R_ displaystyle {a} = 2r ^ {2}} {f}} \ arcsin {\ stânga ({\ frac {\ lambda} {2r}} \ dreapta)} {\ frac {- {\ frac { \ lambda} {f}} {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {\ lambda ^ {2}} {4}}}}}

{\ R_ displaystyle {a} = 2r ^ {2}} {f}} \ arcsin {\ stânga ({\ frac {\ lambda} {2r}} \ dreapta)} {\ frac {- {\ frac { \ lambda} {f}} {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {\ lambda ^ {2}} {4}}}}}

Suprafața Transformat: înălțime medie

\mu

{\ displaystyle \ mu}

\ mu

profilului și parametrul său

\lambda

{\ displaystyle \ lambda}

\ lambda

în cazul în care valoarea $\lambda$ ${\ displaystyle \ lambda}$ $\ lambda$ ( Lambda ) este definit ca:

\lambda =2{\sqrt {\mu \left(2r-\mu \right)}}

{\ Displaystyle \ lambda = 2 {\ sqrt {\ mu \ left (2R- \ \ mu dreapta)}}}

{\ Displaystyle \ lambda = 2 {\ sqrt {\ mu \ left (2R- \ mu \ dreapta)}}}

și valoarea $\mu$ ${\ displaystyle \ mu}$ $\ mu$ ( Mu ) ( medie înălțimea profilului, calculată cu referire la punctul său cel mai scăzut) se calculează astfel:

\mu =r-{\frac {1}{2}}{\sqrt {r^{2}-{\frac {f^{2}}{4}}}}-{\frac {r^{2}}{f}}\arcsin {\left({\frac {f}{2r}}\right)}

{\ Displaystyle \ mu = r - {\ frac {1} {2}} {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}} - {\ frac {r ^ {2}} {f}} \ arcsin {\ stânga ({\ frac {f} {2r}} \ dreapta)}}

{\ Displaystyle \ mu = r - {\ frac {1} {2}} {\ sqrt {r ^ {2} - {\ frac {f ^ {2}} {4}}}} - {\ frac {r ^ {2}} {f}} \ arcsin {\ stânga ({\ frac {f} {2r}} \ dreapta)}}

Cu toate acestea, există o aproximare empirică, uneori raportată în manualele de cotitură:

R_{a}\left(\mu {\mbox{m}}\right)\approx 32\cdot {\frac {\left[f\left({\mbox{mm}}\right)\right]^{2}}{r\left({\mbox{mm}}\right)}}

{\ R_ displaystyle {a} \

din

stânga (\ mu {\ mbox {m}} \ dreapta) \ approx 32 \ cdot {\ frac {\ stânga [f \ stânga ({\ mbox {mm}} \ dreapta) \ dreapta ] ^ {2}} {r \ stânga ({\ mbox {mm}} \ dreapta)}}}

{\ R_ displaystyle {a} \ din stânga (\ mu {\ mbox {m}} \ dreapta) \ approx 32 \ cdot {\ frac {\ stânga [f \ stânga ({\ mbox {mm}} \ dreapta) \ dreapta ] ^ {2}} {r \ stânga ({\ mbox {mm}} \ dreapta)}}}

Această formulă practică este în rândul său , o aproximare a primei nenulă pe termen (adică, încă o dată, al doilea termen gradul) al seriei Taylor centrat la (zero) cu formula exactă teoretică a rugozitate medie $R_{a}$ ${\ displaystyle R_ {a}}$ $R_ {a}$ , adică:

R_{a}\approx {\frac {\sqrt {3}}{54}}{\frac {f^{2}}{r}}=0,032075...\cdot {\frac {f^{2}}{r}}

{\ R_ displaystyle {a} \ approx {\ frac {\ sqrt {3}} {54}} {\ frac {f ^ {2}} {r}} = 0.032075 ... \ cdot {\ frac {f ^ {2}} {r}}}

{\ R_ displaystyle {a} \ approx {\ frac {\ sqrt {3}} {54}} {\ frac {f ^ {2}} {r}} = 0.032075 ... \ cdot {\ frac {f ^ {2}} {r}}}

Notă

^ Analitic și experimental Determinarea Ra rugozitatea suprafeței în timpul strunjire ( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S187770581102933X )

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere de pe rugozitate

Controlul autorității	LCCN (RO) sh85130724 · GND (DE) 4128988-2

Portalul de fizică

Portal de inginerie

[1] Analitic și experimental Determinarea Ra rugozitatea suprafeței în timpul strunjire ( https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S187770581102933X )

[1]